CN102223642B

CN102223642B - 多载波系统的频率规划方法及装置

Info

Publication number: CN102223642B
Application number: CN201010150279.3A
Authority: CN
Inventors: 陈东; 康绍莉; 熊芳; 曹艳霞
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT; Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: CN102223642A

Abstract

本发明的实施例提出了一种多载波系统的频率规划方法，包括：获取可用的频谱资源，确定组网可用带宽及载频间隔；基于可用带宽及载频间隔，选定载波频点集合，其中，主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽；根据组网方式，将载波频点集合中的主载频和辅载频分配到服务区相应的扇区中。本发明实施例还提出了一种多载波系统的频率规划装置，包括配置模块、运算模块以及分配模块。本发明实施例提供的方法及装置，通过设置主载频和辅载频不同的频点间隔减小了公共信道干扰，进而有效减小了带内邻频干扰对下行接入的影响，弥补带内载频增加导致的输出功率下降对小区覆盖范围的影响。

Description

多载波系统的频率规划方法及装置

技术领域

本发明涉及数字通信领域，具体而言，本发明涉及多载波系统的频率规划方法及装置。

背景技术

TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)是一种第三代无线通信的技术标准，也是ITU(International Telegraph Union，国际电报联盟)批准的三个3G标准中的一个。TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致，因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外，TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用又引入了SDMA(SpaceDivision Multiple Access，空分复用接入)的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。TD-SCDMA还具有TDMA(Time Division MultipleAccess，时分多址接入)的优点，可以灵活设置上行和下行时隙的比例而调整上行和下行的数据速率的比例，特别适合因特网业务中上行数据少而下行数据多的场合。

为了保证高的频谱资源利用率，目前TD-SCDMA系统采用同频组网。由于同频干扰会导致网络容量减小和覆盖范围收缩，所以必须考虑消除同频干扰对系统的影响。我们建议了一种压缩载频间隔(Channel Spacing)从而增加给定带宽内的有用载频数的方案来进一步提高频谱利用率，该方案由于上下行占用带宽(Occupied Bandwidth)不对称引入更多邻频干扰而导致网络性能下降。特别是主载频发射小区广播信号和下行导频，信号功率大，发射持续时间长，不仅影响远端基站的上行接入，也影响相邻小区的下行接收性能。为了减小非对称传输时主载频信号对下行容量和覆盖的影响，有必要考虑一种合适的频率规划方案来减小主载频信号的影响。

目前多载波系统的频率规划采取如下方案，室内或室外应用时相邻载频间隔为1.6MHz，基站发射和终端接收占用带宽对称。以室内应用3载频，3扇区小区，即S333配置为例，图1示出了任一扇区等载频间隔的载频配置。如图中所示，A11和A15分别表示分配带宽内左右频率保护带。A12，A13和A14为相应的3个载频F1，F2和F3，相邻载频间隔相等，均为1.6MHz。

图2示出了相应S333配置时等载频间隔多小区的组网示意图。如图2中所示，基站A21对应三个扇区，每个扇区里的数字1、2和3表示为该扇区配置的3个载频。其中，A22指向的六边形为基站包含的扇区，A23指向载频为该扇区的辅载频，A24指向载频为该扇区的主载频。其中，主载频用大号字体表示，辅载频用小号字体表示。举例来说，A22指向的六边形为基站包含的扇区中，大号字体表示的1为主载频，小号字体表示的2和3为辅载频。该标识方法适用于图2中的其它扇区。如果认为一个基站对应一个小区，则基站A21对应三个扇区为其所服务的小区。显然，不同小区之间的频率复用因子为1。

但是，由于主载频不仅发射功率大，而且业务量很小时也一直再工作，所以对辅载频的影响较其它业务载频更为严重。在本小区主要体现为对下行邻频发射的频率干扰，在远端基站主要体现为对上行接收的干扰，在邻小区主要体现为对辅载频下行接收的同频干扰。当载频间隔不再是均匀的，这种影响将进一步加剧。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别针对减小带内邻频干扰对下行接入的影响，弥补带内载频增加导致的输出功率下降对小区覆盖范围的影响，提出了一种多载波系统的方法及装置。

为了达到上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种多载波系统的频率规划方法，包括以下步骤：

获取可用的频谱资源，确定组网可用带宽及载频间隔；

基于所述可用带宽及载频间隔，选定载波频点集合，其中，主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽；

根据组网方式，将所述载波频点集合中的所述主载频和所述辅载频分配到服务区相应的扇区中。

本发明的实施例另一方面还提出了一种多载波系统频率规划的装置，包括配置模块、运算模块以及分配模块，

所述配置模块，用于获取可用的频谱资源，以及确定组网可用带宽及载频间隔；

所述运算模块，用于基于所述可用带宽及载频间隔，计算载波频点集合，其中，主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽；

所述分配模块，用于根据组网方式，将所述载波频点集合中的所述主载频和所述辅载频分配到服务区相应的扇区中。

本发明的实施例通过设置主载频和辅载频不同的频点间隔减小了公共信道干扰，进而有效减小了带内邻频干扰对下行接入的影响，弥补带内载频增加导致的输出功率下降对小区覆盖范围的影响。

本发明提出的上述方案，对现有系统的改动很小，不会影响系统的兼容性，而且实现简单、高效。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为等载频间隔分配示意图；

图2为等载频间隔多小区组网示意图；

图3为不等载频间隔多小区分配示意图；

图4为载频间隔与占用带宽不匹配时，邻频干扰示意图；

图5为根据本发明实施例的多载波系统的频率规划方法流程框图；

图6为根据本发明实施例的不等载频间隔多小区载频分配示意图；

图7为根据本发明实施例的主载频较大带宽接收时，邻频干扰减小的示意图；

图8为根据本发明实施例的不等载频间隔多小区组网示意图；

图9为根据本发明实施例的多载频系统的频率规划装置结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为了更好的解释本发明，首先介绍不等载频间隔应用时，S333小区频率的规划。图3示出了不等载频间隔多小区载频分配示意图。其中，A312(A322、A332)，A315(A325、A335)，A316(A326、A336)分别对应三个扇区分配频率资源的保护间隔。其中，A313、A323、A333分别对应3个扇区的主载频，对应频点分别为F11、F12和F13。A314、A324、A334分别对应3个扇区各自的辅载频。如图3所示，扇区A321的主载频A323以较小带宽发送广播信息和下行导频，而终端以较大带宽接收该信息。在F12处接收信号将包含来自F11和F13的干扰。

图4示出了载频间隔与占用带宽不匹配时邻频干扰示意图。如图中所示，此时下行从主载频接收到的广播信息和导频将受到很强干扰，从而导致检测所需要的C/I门限提高。

具体的说，设主载频为f0。如图4中所示，A43表示载波频率，A41表示重新设计的占用带宽与压缩后的载频间隔相匹配的信道滤波器频谱，A42表示满足3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)建议频谱模板并与占用带宽相匹配的信道滤波器频谱，A44表示满足3GPP规范占用带宽要求时对应的发射信号功率谱密度，Δf为载频间隔。B22表示落到A41指示的中心载频f0所占占用带宽内的邻频干扰。B21和B23表示落在A41带外而落到A42带内的邻频干扰，由于B21和B22对应频率所包含的邻频发射信号的功率谱衰减小，这部分邻频干扰的能量占总的干扰的比重较高，直接导致无法满足频谱模版要求和终端ACS(Adjacent Channel Selectivity，邻道选择性)指标恶化。

具体的说，以1.6MHz信道滤波器和1.4MHz占用带宽不匹配为例，邻频干扰将额外包含左右邻频各100KHz共200KHz的强干扰。ACS指标将从-50dBc恶化到-25dBc。

为解决上述问题，本发明公开了一种多载波系统的频率规划方法，结合图5所示，该方法包括如下步骤：

S601：确定组网可用带宽及载频间隔。

首先，根据频谱资源分析，确定组网可用带宽为Ft。并且，载频间隔包括主载频与辅载频之间的载频间隔以及辅载频之间的载频间隔。

设主载频的占用带宽为F0、辅载频的占用带宽为F1。主载频与辅载频之间的载频间隔最小为(F0+F1)/2，辅载频之间的载频间隔最小为F1。

S602：基于可用带宽及载频间隔，选定载波频点集合。

上述主载频的占用带宽为F0、辅载频的占用带宽为F1需满足主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽，即F0＞F1。

具体的说，F0与F1包括如下关系：F0＝F1+N*F2，N大于等于1，F2为终端载频搜索步长。

优选的，在给定的频谱资源内，可以通过适当的带内载频偏移改变载频间隔，以保证主载频占用带宽大于辅载频占用带宽。

由上可知，在载频间隔非均匀的TD-SCDMA系统中，主载频分配大于辅载频的占用带宽。

根据可用带宽Ft以及主载频的占用带宽F0，确定载波频点集合中辅载频的数量。设载波频点集合包括一个主载频和k个辅载频。则，k的最大值可取的正整数。

结合图6所示，A511、A521、A531为相邻的三个扇区。上述三个扇区在相同的频段采用适当偏移的载频作为各自的主辅载频，如图中所示，主载频依次为F11(A513)、F22(A524)、F33(A534)，其余A514、A523和A533所指载频为辅载频。A512(A522、A532)，A515(A525、A535)和A516(A526、A536)分别表示载频间频率保护间隔。如图6中所示，主载频发射信号拥有比辅载频更大的占用带宽。

具体的说，根据主载频的占用带宽F0、辅载频的占用带宽F1、载频间频率保护间隔GI1和GI2，选定载波频点集合。

1)主载频F11＝F12-(CS1+CS2)/2-GI1，辅载频F13＝F12+CS2。

2)主载频F22＝F21+(CS1+CS2)/2+GI2，

辅载频F21＝F11-(CS1-CS2)，F23＝F22+(CS1+CS2)/2+GI1。

3)主载频F33＝F32+(CS1+CS2)/2+GI2，

辅载频F31＝F21，F32＝F31+CS2。

依此类推，可得：Fxx＝Fxy+(CS1+CS2)/2+GI2。

其中x为大于1的正整数，y＝x-1，CS1表示主载频的占用带宽，CS2表示辅载频的占用带宽，GI1表示主载频右侧与辅载频间的保护带，GI2表示主载频左侧与辅载频间的保护带。

S603：将载波频点集合中的主载频和辅载频分配到服务区相应的扇区中。

将上述得到的主载频及辅载频分配到服务器相应的扇区中。

具体的说，主载频F11，辅载频F12和F13分配到扇区A511中。主载频F22，辅载频F21和F23分配到扇区A521中。主载频F33，辅载频F31和F32分配到扇区A531中。

在本实施例中，可用带宽Ft＝5MHz，主载频的占用带宽F0＝1.6MHz，主载频的占用带宽F1＝1.4MHz，终端载频搜索步长F2＝200KHz，载频间频率保护间隔GI1＝100KHz、GI2＝200KHz。

根据公式F0＝F1+N*F2，可知当N＝1时，满足上述公式。即

F0＝1.6MHz，F1+N*F2＝1.4+1*0.2，等式左右两边相等。

并且，由即当可用带宽为5MHz频率资源时，载波频点集合包括一个主载频和2个辅载频。

主载频与辅载频的间隔最小为(F0+F1)/2＝(1.6+1.4)/2＝1.5MHz。但是，由于目前TD-SCDMA终端载频搜索步长为200KHz，因此主载频与辅载频的间隔优选为1.6MHz。而辅载频之间的载频间隔最小为F1，即1.4MHz。

在步骤S603之后，执行步骤S604：设定组网方式。在本实施例中，组网方式为S333配置，即应用三个载频，三个扇区小区。

优选的，组网方式亦可以实施为S666，即应用六个载频，六个扇区小区。

S605：分析干扰，以无线干扰最小化为原则。

图7示出了主载频较大带宽接收时邻频干扰减小的示意图。设主载频为f0。如图中所示，A41表示重新设计的占用带宽与压缩后的载频间隔相匹配的信道滤波器频谱，A42表示满足3GPP建议频谱模板并与占用带宽相匹配的信道滤波器频谱，A44表示满足3GPP规范占用带宽要求时对应的发射信号功率谱密度，Δf为载频间隔。B22表示落到A41指示的中心载频f0所占占用带宽内的邻频干扰。B21和B23表示落在A41带外而落到A42带内的邻频干扰。

与图4所示的主载频和辅载频等带宽接收相比，由于左右辅载频分别平移σ，主载频f0接收到的邻频干扰明显降低。以主载频和辅载频间隔1.6MHz和辅载频间间隔1.4MHz为例，如果频移后基站和终端在主载频上的收发带宽匹配，均为1.6MHz，则ACS指标可满足目前3GPP标准要求的-33dBc，不会恶化到-25dBc。

S606：确定主载波频率复用因子。

以上述5MHz的可用带宽为例，三个载频分别为F11、F12和F13，小区间频率复用系数为1，其中主载频F11采用复用系数为3的分配方式，具有最大的隔离，保证了网络中公共信道的干扰最小。对于覆盖受限的网络，每个基站可以只配备主载频和部分辅载频。图8示出了相应S333配置时的组网方案示意图，A61指示基站，A62指示扇区；A511、A521和A531分别表示相邻3个小区的3个相邻扇区。其中XX(X＝1，2，3)指示的载频为主载频，例如，11、22、33均为主载频。其余XY(X＝1，2，3；Y＝1，2，3，X≠Y)指示的载频为辅载频。例如：12、13、23均为辅载频。

S607：完成网络频率规划。

优选的，上述步骤中涉及的方法亦可扩展用于任意频段多小区组网的频点规划方法。

优选的，上述实施例公开的频率规划方法除适用于载频间隔为1.6MHz的TD-SCDMA频率规划，也适用于载频间隔压缩后的TD-SCDMA频率规划。

目前TD-SCDMA系统多载频组网应用时，主载频与辅载频间距相等。对于下行非对称带宽应用时，终端在接收主载频上发送的TS0和DwPTS时，受到来自基站带内邻频的干扰大小与载频间隔相关。本发明实施例公开的频率规划方法，通过设置主载频和辅载频不同的频点间隔减小了公共信道干扰，进而有效减小了带内邻频干扰对下行接入的影响，弥补带内载频增加导致的输出功率下降对小区覆盖范围的影响。

本发明实施例还公开了一种多载波系统的频率规划装置100，结合图9所示，该装置包括配置模块110、运算模块120以及分配模块130。其中，配置模块110，用于获取可用的频谱资源，以及确定组网可用带宽及载频间隔。

根据频谱资源分析，配置模块110确定组网可用带宽为Ft。并且，载频间隔包括主载频与辅载频之间的载频间隔以及辅载频之间的载频间隔。

运算模块120，用于基于可用带宽及载频间隔，计算载波频点集合。

优选的，运算模块120在给定的频谱资源内，可以通过适当的带内载频偏移改变载频间隔，以保证主载频占用带宽大于辅载频占用带宽。

具体的说，根据主载频的占用带宽F0、辅载频额占用带宽F1、载频间频率保护间隔GI1和GI2，运算模块120选定载波频点集合。

1)主载频F11＝F12-(CS1+CS2)/2-GI1，辅载频F13＝F12+CS2。

2)主载频F22＝F21+(CS1+CS2)/2+GI2，

辅载频F21＝F11-(CS1-CS2)，F23＝F22+(CS1+CS2)/2+GI1。

3)主载频F33＝F32+(CS1+CS2)/2+GI2，

辅载频F31＝F21，F32＝F31+CS2。

依此类推，可得：Fxx＝Fxy+(CS1+CS2)/2+GI2。

分配模块130，用于根据组网方式，将载波频点集合中的主载频和辅载频分配到服务区相应的扇区中。

分配模块130将上述得到的主载频及辅载频分配到服务器相应的扇区中。

具体的说，分配模块130将主载频F11，辅载频F12和F13分配到扇区A511中。分配模块130将主载频F22，辅载频F21和F23分配到扇区A521中。分配模块130将主载频F33，辅载频F31和F32分配到扇区A531中。

根据公式F0＝F1+N*F2，可知当N＝1时，满足上述公式。即

F0＝1.6MHz，F1+N*F2＝1.4+1*0.2，等式左右两边相等。

主载频与辅载频的间隔最小为(F0+F1)/2＝(1.6+1.4)/2＝1.5MHz。但是，由于目前TD-SCDMA终端载频搜索步长(Channel Raster)为200KHz，因此主载频与辅载频的间隔优选为1.6MHz。而辅载频之间的载频间隔最小为F1，即1.4MHz。

在由分配模块完成上述主载频及辅载频的分配后，进一步设定组网方式。在本实施例中，组网方式为S333配置，即应用三个载频，三个扇区小区。

组网方式设定后，多载波系统频率规划装置100进一步分析干扰，以无线干扰最小化为原则。图7示出了主载频较大带宽接收时邻频干扰减小的示意图。与图4所示的主载频和辅载频等带宽接收相比，由于左右辅载频分别平移σ，主载频f0接收到的邻频干扰明显降低。以主载频和辅载频间隔1.6MHz和辅载频间间隔1.4MHz为例，如果频移后基站和终端在主载频上的收发带宽匹配，均为1.6MHz，则ACS指标可满足目前3GPP标准要求的-33dBc，不会恶化到-25dBc。

多载波系统频率规划装置100分析干扰后，确定主载波频率复用因子。以上述5MHz的可用带宽为例，三个载频分别为F11、F12和F13，小区间频率复用系数为1，其中主载频F11采用复用系数为3的分配方式，具有最大的隔离，保证了网络中公共信道的干扰最小。对于覆盖受限的网络，每个基站可以只配备主载频和部分辅载频。图8示出了相应S333配置时的组网方案示意图，A511、A521和A531分别表示相邻3个小区的3个相邻扇区。其中XX(X＝1，2，3)指示的载频为主载频，例如，11、22、33均为主载频。其余XY(X＝1，2，3；Y＝1，2，3，X≠Y)指示的载频为辅载频。例如：12、13、23均为辅载频。由此，多载波系统频率规划装置100完成网络频率规划。

优选的，上述实施例中，多载波系统频率规划装置100完成网络频率规划亦可扩展用于任意频段多小区组网的频点规划。

优选的，上述实施例公开的多载波系统频率规划装置100除适用于载频间隔为1.6MHz的TD-SCDMA频率规划，也适用于载频间隔压缩后的TD-SCDMA频率规划。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多载波系统的频率规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取可用的频谱资源，确定组网可用带宽及载频间隔；

基于所述可用带宽及载频间隔，选定载波频点集合，其中，通过适当的带内载频偏移改变载频间隔，以保证主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽；

根据组网方式，将所述载波频点集合中的所述主载频和所述辅载频分配到服务区相应的扇区中；

其中，所述主载频与所述辅载频的载频间隔最小为(F0+F1)/2；

当所述组网可用带宽为Ft时，所述载波频点集合包括一个主载频和k个辅载频，其中，k最大为的正整数；

其中，F0为所述主载频的占用带宽，F1为所述辅载频的占用带宽。

2.如权利要求1所述的多载波系统的频率规划方法，其特征在于，

终端载频搜索步长F2为200KHz，所述主载频的占用带宽为1.6MHz，所述辅载频的占用带宽为1.4MHz。

3.一种多载波系统的频率规划装置，其特征在于，包括配置模块、运算模块以及分配模块，

所述运算模块，用于基于所述可用带宽及载频间隔，计算载波频点集合，其中，通过带内载频偏移改变载频间隔，以保证主载频的占用带宽大于辅载频的占用带宽；

所述分配模块，用于根据组网方式，将所述载波频点集合中的所述主载频和所述辅载频分配到服务区相应的扇区中；

所述运算模块计算所述主载频与所述辅载频的载频间隔最小为(F0+F1)/2；

当所述组网可用带宽为Ft时，所述运算模块计算所述载波频点集合包括：一个主载频和k个辅载频，其中，k最大为的正整数；

4.如权利要求3所述的多载波系统的频率规划装置，其特征在于，

终端载频搜索步长F2为200KHz，所述运算模块选定所述主载频的占用带宽为1.6MHz，所述运算模块选定所述辅载频的占用带宽为1.4MHz。